Why Is The Speed Of Light Considered The Cosmic Speed Limit?
📷
⚛️ چرا سرعت نور به عنوان مرز سرعت کیهان در نظر گرفته می‌شود؟
یکی از اصطلاحات اساسی نظریه‌ی نسبیت، وجود سرعتی ثابت است و آن سرعتی است که برای تمامی مشاهده‌کنندگان یکسان است. اجزای با جرم سکون همچون فوتون‌های نور در خلاء با سرعت ثابت حرکت می‌کنند.
این در واقع انگیزه‌ی پشت نظریه‌ی ماکسول است. نظریه‌ی الکترومغناطیس ماکسول که در دهه‌ی ۱۸۶۰ منتشر شد، سرعتی ثابت برای تابش‌های الکترومغناطیسی پیش‌بینی کرد که با این که پرتوی نور بسته به این‌که به سمت آن می‌دویم یا از آن دور می‌شویم، سریع‌تر یا کندتر است در تضاد است.
توجه داشته باشید که در اینجا از سرعت ثابت استفاده کرده‌ایم نه سرعت نهایی و تمام چیزی که این نظریه بیان می‌دارد این است که این سرعت ثابت است؛ اما این گفته پیامدهایی نیز دارد.
اولین پیامد آن است که چارچوب مرجع مشاهده‌گری که با این سرعت حرکت کند، وجود ندارد. مشاهده‌گر همواره نسبت به خود در حالت پایه قرار دارد؛ اما اگر با سرعت ثابت در چارچوبی مرجع حرکت می‌کرد، در همه‌ی چارچوب‌های مرجع از جمله چارچوب خودش با همان سرعت حرکت می‌کرد. این یک تناقض است. بنابراین فرض وجود چنین مشاهده‌گری نقض می‌شود.
پیامد دوم این است که تبدیل سرعت پیوسته‌ای برای تبدیل چارچوبی مرجع کندتر از سرعت ثابت به یک چارچوب مرجع سریع‌تر از سرعت ثابت، وجود ندارد و این بدان معناست که نه رسیدن به سرعتی سریع‌تر از سرعت نور در خلاء امکان‌پذیر است و نه برای مشاهده‌گری که در این سرعت‌ها در حال حرکت است چارچوب پایه‌ای وجود دارد.
نظریه‌ی نسبیت احتمال وجود ذرات بنیادی که سریع‌تر از سرعت نور حرکت می‌کنند را رد نمی‌کند. برای این ذرات حتی نامی هم وجود دارد؛ این ذرات را «تاکیون» می‌نامند. ما تاکنون قادر به مشاهده‌ی تاکیون‌ها نبوده‌ایم و احتمالاً این چیز خوبی است؛ چرا که وجود آنها به معنای «نقض شدن علیت» و ممکن است آن را به‌عنوان یک کل ناپایدار سازد. در واقع این دقیقاً همان اتفاقی است که اعتقاد داریم در جهان داغ اولیه اتفاق افتاده است؛ میدان هیگز در جهان اولیه به‌عنوان میدان تاکیونی پدید آمد و ویژگی‌های آن باعث شد که تمام کیهان به حالتی جدید تنزل یابد.
در این حالت جدید، دیگر تاکیونی وجود نداشت؛ اما به جای آن قوانین آشنای فیزیک کنترل را به دست گرفته و به اتم‌ها، ملکول‌ها، شیمی، زندگی و نهایتاً ما زندگی بخشیدند.
📷
⚛️ چرا سرعت نور به عنوان مرز سرعت کیهان در نظر گرفته می‌شود؟
یکی از اصطلاحات اساسی نظریه‌ی نسبیت، وجود سرعتی ثابت است و آن سرعتی است که برای تمامی مشاهده‌کنندگان یکسان است. اجزای با جرم سکون همچون فوتون‌های نور در خلاء با سرعت ثابت حرکت می‌کنند.
این در واقع انگیزه‌ی پشت نظریه‌ی ماکسول است. نظریه‌ی الکترومغناطیس ماکسول که در دهه‌ی ۱۸۶۰ منتشر شد، سرعتی ثابت برای تابش‌های الکترومغناطیسی پیش‌بینی کرد که با این که پرتوی نور بسته به این‌که به سمت آن می‌دویم یا از آن دور می‌شویم، سریع‌تر یا کندتر است در تضاد است.
توجه داشته باشید که در اینجا از سرعت ثابت استفاده کرده‌ایم نه سرعت نهایی و تمام چیزی که این نظریه بیان می‌دارد این است که این سرعت ثابت است؛ اما این گفته پیامدهایی نیز دارد.
اولین پیامد آن است که چارچوب مرجع مشاهده‌گری که با این سرعت حرکت کند، وجود ندارد. مشاهده‌گر همواره نسبت به خود در حالت پایه قرار دارد؛ اما اگر با سرعت ثابت در چارچوبی مرجع حرکت می‌کرد، در همه‌ی چارچوب‌های مرجع از جمله چارچوب خودش با همان سرعت حرکت می‌کرد. این یک تناقض است. بنابراین فرض وجود چنین مشاهده‌گری نقض می‌شود.
پیامد دوم این است که تبدیل سرعت پیوسته‌ای برای تبدیل چارچوبی مرجع کندتر از سرعت ثابت به یک چارچوب مرجع سریع‌تر از سرعت ثابت، وجود ندارد و این بدان معناست که نه رسیدن به سرعتی سریع‌تر از سرعت نور در خلاء امکان‌پذیر است و نه برای مشاهده‌گری که در این سرعت‌ها در حال حرکت است چارچوب پایه‌ای وجود دارد.
نظریه‌ی نسبیت احتمال وجود ذرات بنیادی که سریع‌تر از سرعت نور حرکت می‌کنند را رد نمی‌کند. برای این ذرات حتی نامی هم وجود دارد؛ این ذرات را «تاکیون» می‌نامند. ما تاکنون قادر به مشاهده‌ی تاکیون‌ها نبوده‌ایم و احتمالاً این چیز خوبی است؛ چرا که وجود آنها به معنای «نقض شدن علیت» و ممکن است آن را به‌عنوان یک کل ناپایدار سازد. در واقع این دقیقاً همان اتفاقی است که اعتقاد داریم در جهان داغ اولیه اتفاق افتاده است؛ میدان هیگز در جهان اولیه به‌عنوان میدان تاکیونی پدید آمد و ویژگی‌های آن باعث شد که تمام کیهان به حالتی جدید تنزل یابد.
در این حالت جدید، دیگر تاکیونی وجود نداشت؛ اما به جای آن قوانین آشنای فیزیک کنترل را به دست گرفته و به اتم‌ها، ملکول‌ها، شیمی، زندگی و نهایتاً ما زندگی بخشیدند.